二次調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究

第一章緒論課題背景隨著近年來能源價(jià)格的上漲和能源危機(jī)的出現(xiàn),液壓傳動系統(tǒng)不僅要完成人們所需的功能,還要考慮到能源的最有效利用.液壓傳動與機(jī)械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比,雖然具有運(yùn)動平穩(wěn)、無極調(diào)速、傳遞大推力和大扭矩、容易實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn),但其效率低的缺點(diǎn)大大詆毀了上述優(yōu)點(diǎn).對于液壓元件設(shè)計(jì)而言,主要是提升馬達(dá)等執(zhí)行元件的效率,降低元件的機(jī)械損失和容積損失.經(jīng)過幾十年的努力,常用液壓元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)到達(dá)了極限.而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其運(yùn)行方式方面的節(jié)能潛力卻很大.傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的特征是以“流量耦合〞為標(biāo)志,即泵與馬達(dá)之間流量相等,外部負(fù)荷變化的主要反響是系統(tǒng)壓力的波動.傳統(tǒng)系統(tǒng)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速受到泵流量的限制,負(fù)荷較高的機(jī)構(gòu)那么可能無法輸出足夠的轉(zhuǎn)矩；小負(fù)荷元件上節(jié)流損失很大,系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性收到影響.鑒于傳統(tǒng)“流量耦合〞方式的缺點(diǎn),在上世紀(jì)80年代興起了二次調(diào)節(jié)的傳動方式.由于工作壓力被保持在近似恒定的數(shù)值,從原級邊通過并聯(lián)回路輸送給各個(gè)執(zhí)行元件,原次級壓力包定,因而被稱為“壓力耦合〞系統(tǒng).二次調(diào)節(jié)元件能工作在四個(gè)象限,調(diào)節(jié)方式為負(fù)載端排量調(diào)節(jié),不僅能回收制動或者下降中的能量,而且還具有很好的動態(tài)特性.二次調(diào)節(jié)慣性負(fù)載系統(tǒng)在工程機(jī)械以及工業(yè)領(lǐng)域都將會有很廣闊的應(yīng)用前景.二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)由于提供了能量回收和從新利用的可能性,在能源日益緊缺的今天,該系統(tǒng)的開發(fā)無疑具有巨大的社會價(jià)值和商業(yè)價(jià)值.二次調(diào)節(jié)技術(shù)開展現(xiàn)狀德國人H.W.Nikolaus教授與1977年在德國注冊了靜液傳動二次調(diào)節(jié)限制的專利,并在1980年與Kordak在MannesmannRexroth公司建立了第一個(gè)試驗(yàn)臺.在此之后,許多研究機(jī)構(gòu)都先后進(jìn)行了很多卓有成效的研究,較為突出的是德國漢堡國防大學(xué)靜液傳動及限制實(shí)驗(yàn)室〔LHAS和德國亞深工業(yè)大學(xué)流體傳動及限制研究所〔RWTH等.專家們的不屑努力推動了二次調(diào)節(jié)技術(shù)的飛速開展,使得理論分析和實(shí)際研究不斷深入,并生產(chǎn)出一系列產(chǎn)品,在造船、冶金、大型試驗(yàn)臺、車輛傳動等領(lǐng)域得到應(yīng)用.近幾年來,國外二次調(diào)節(jié)技術(shù)在向產(chǎn)業(yè)化方向開展,德國漢堡大學(xué)與力士樂公司合作進(jìn)行了實(shí)用性研究,把二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)應(yīng)用到多種機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)中,取得了顯著的成果.二次調(diào)節(jié)技術(shù)由于其特有節(jié)能方式被汽車混合動力系統(tǒng)采用,例如Eaton公司的并聯(lián)液壓混合動力系統(tǒng),Parker公司的高級系列液壓混合動力系統(tǒng)和Rexroth公司的混合動力系統(tǒng)等都在車輛上得到了廣泛的應(yīng)用并取得了很好的節(jié)能效果目前,國內(nèi)對二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)進(jìn)行了一定的研究,但是,將此技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程的研究方面與國外相比尚具有較大的距離.二次調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用由于二次調(diào)節(jié)技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn),別且伴隨著理論分析和實(shí)際研究的不斷深入,目前已經(jīng)在大型試驗(yàn)臺、車輛傳動、造船工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、工程機(jī)械等領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用.第一套配有二次調(diào)節(jié)閉環(huán)限制的產(chǎn)品是鹿特丹歐洲聯(lián)運(yùn)裝卸碼頭的無人駕駛集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)車CT4;德國的科納西山號海上浮油及化學(xué)品清污船的液壓傳動設(shè)備配備有二次調(diào)節(jié)反響限制系統(tǒng),這一系統(tǒng)可以使預(yù)選的撇沫泵和傳輸設(shè)備的轉(zhuǎn)速保持恒定,而且不受傳遞介質(zhì)年度變化引起的轉(zhuǎn)矩負(fù)載變化的影響；日本東京工業(yè)大學(xué)開發(fā)出了采用二次調(diào)節(jié)技術(shù)的四輪驅(qū)動地貌勘探車輛的驅(qū)動系統(tǒng)；止匕外,二次調(diào)節(jié)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于近海起重機(jī)的驅(qū)動、公共汽車的驅(qū)動裝置和多種試驗(yàn)臺中,來實(shí)現(xiàn)能量的回收利用,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、加載及限制上的要求.第二章系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)及計(jì)算選型系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)二次調(diào)節(jié)的定義、特點(diǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理(1)二次調(diào)節(jié)的定義二次調(diào)節(jié)是區(qū)別于傳統(tǒng)的一次元件(液壓泵)的調(diào)節(jié),直接對二次元件進(jìn)行調(diào)節(jié).二次調(diào)節(jié)的根本原理是改變二次元件的排量來適應(yīng)負(fù)載的變化,根本限制規(guī)律有三種,即轉(zhuǎn)速限制、扭矩限制和包功率限制.本次課程設(shè)計(jì)我們主要研究的是轉(zhuǎn)速限制.(2)二次調(diào)節(jié)的特點(diǎn)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由恒壓網(wǎng)絡(luò)組成的,是壓力耦聯(lián)系統(tǒng),因此可在開式回路中驅(qū)動多個(gè)互不相關(guān)的負(fù)載,并且只需用按負(fù)載的平均功率之和設(shè)計(jì)安裝泵站,這種回路功率損失小,負(fù)載間壓力不會相互影響.二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)一個(gè)接在恒壓網(wǎng)絡(luò)中的變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)馬達(dá)軸上的動力扭矩,從而限制整個(gè)系統(tǒng)的功率,到達(dá)調(diào)速和調(diào)節(jié)扭矩的目的,因此二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速限制、扭矩限制和功率限制三種限制方式.二次元件可工作在四個(gè)象限中,因此可在泵工況下利用蓄能器回收能量,以到達(dá)節(jié)能的目的.(3)二次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理如圖2-1系統(tǒng)主要由二次元件,變量液壓缸,電液伺服閥組成.通過調(diào)節(jié)柱塞元件的斜盤傾角來適應(yīng)外負(fù)載的轉(zhuǎn)速的變化,直到變量缸兩端到達(dá)平衡為止,通過二次元件自身的閉環(huán)反響控制來實(shí)現(xiàn).2.1.2系統(tǒng)原理圖(1)初始原理圖:如圖2-2為保證限制回路壓力穩(wěn)定,限制回路單獨(dú)設(shè)置一個(gè)泵站供油,此外這樣也可保證限制回路的油液清潔,預(yù)防伺服閥被堵塞.主回路的油液回油箱前接一個(gè)背壓閥,以減輕二次元件啟動時(shí)產(chǎn)生的沖擊.主回路中的儲能器用于回收制動過程中二次元件在泵工況工作時(shí)產(chǎn)生的能量,限制回路中的儲能器主要用于吸收壓力脈動,保證限制回路的壓力穩(wěn)定.r.Q1￡圖2-1二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)工作原理圖(2)中期原理圖如圖2-3由于對力士樂二次元件的限制模塊尚未開發(fā),二次元件選用的是力源的A4VS0V/1.0R,采用主回路和限制回路共用一個(gè)泵供油,伺服閥要求回油壓力為零,因此回油管路中不再接背壓閥.(3)最終原理圖如圖2-4二次元件選用的是力士樂的A4VSO40DS1/1XWPZB13N001Z相比于國產(chǎn)二次元件,力士樂的產(chǎn)品中有一個(gè)作限速用的插裝閥和電磁換向閥的組合,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)速過高時(shí),電磁換向閥動作,切斷二次元件的進(jìn)油通道,預(yù)防過局轉(zhuǎn)速對于二次元件的損壞,此外由于進(jìn)油通道的堵塞,二次元件由于慣性會繼續(xù)轉(zhuǎn)動,此時(shí)便會產(chǎn)生吸空現(xiàn)象,因此在進(jìn)油口與油箱之間加裝了一個(gè)單向閥,使得電磁換向閥處于常位時(shí)壓力油不直接回油箱,而當(dāng)電磁換向閥得電進(jìn)油口關(guān)閉時(shí),二次元件可從油箱中補(bǔ)充油液,預(yù)防吸空.止匕外,力士樂的二次元件內(nèi)部在伺服閥前加裝一個(gè)過濾器使得油液的清潔度得到了更好的保證.圖2-2系統(tǒng)初始原理圖

圖2-3系統(tǒng)中期原理圖圖2-4系統(tǒng)最終原理圖2.2系統(tǒng)元件的選擇元件參數(shù)一、力士樂二次元件.二次調(diào)節(jié)元件〔液壓泵/馬達(dá)〕型號：A4VSO40DS1/1XWPZB13N001Z排量V=40mL/r額定壓力31.5MPq限制油壓范圍：15~31.5MPa.電液伺服閥型號：4WS2EM10-5X/20B11ETp=70bar時(shí)的流量為Q=20L/minQCdA紅Qv嚕v20得30L/min

那么由'得'p'70,即伺服閥在工作壓力為15MPa時(shí)的額定流量Qsv=30L/min..過濾器型號：DFZBH/HC60QC10Y1X/V.插裝閥型號：LC16B40D-7X二、力源二次元件的組成：.二次調(diào)節(jié)元件型號：A4VS0V/1.0R,#曰量V=40mL/r最高轉(zhuǎn)速2600r/min,額定壓力31.5MPa.電液伺服閥型號：FF102-30,通徑10mm額定流量30L/min.由以上參數(shù)可計(jì)算出各回路的流量：Q主maxVnmax4010100040L/min.Q控max3Qsv90L/min〔限制回路根據(jù)剎車系統(tǒng)要求需驅(qū)動三個(gè)二次元件來設(shè)計(jì)〕；八1,八八、1,八…Q冷一〔Q主Q控〕一〔4090〕40L/min33

2.2.2計(jì)算選型一、主回路.泵型號：PCY63〔啟東市恒宇液壓設(shè)備〕該泵為柱塞泵,排量63mL/r,額定壓力31.5MPa,額定轉(zhuǎn)速2600r/min..電動機(jī)型號：Y3250M-4〔佳木斯電動機(jī)樣本P4〕實(shí)驗(yàn)要求轉(zhuǎn)速到達(dá)1000r/min,因此選擇額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；〔pQ〕max1510640103P上」-11111W11.1kWp6090%因此額定功率為55kW勺電動機(jī)足夠..過濾器型號：DFZBN/HC60QC10A1.0/—V〔賀德克過濾器樣本P196〕通流水平Q=2~3Q泵=2Q泵=80L/min〔高壓油路取2倍〕；壓力油路過濾器選擇過濾精度為10仙,過濾器重5.9kg.對從恒壓泵輸出油液進(jìn)行過濾,預(yù)防伺服閥的堵塞..管路⑴低壓油路Q4.614023.81mm1Q4.614023.81mm11.5,取d=32mmv1532210v153221002.4mm取62.4mm取6=4mm600100MPa_b_其中pn式中b為鋼的抗拉強(qiáng)度,n為平安系數(shù),由于p=15Mp17.5MP600100MPad=32mmD=d+26=40mm聯(lián)接螺紋取M4Q⑵高壓管路設(shè)流速v=7m/s；d4.61JQ4.61,竺11.02mm內(nèi)徑'"77,取d=15mmpd1515一〞1.125mm壁厚62P2100,取占=3.5mm那么d=15mmD=d+26=22mm聯(lián)接螺紋取M221.5..截止閥型號:QJH—20NL〔上海一控閥門〕,公稱壓力315bar；截止閥安裝在主泵進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之前,為常開截止閥,當(dāng)需對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)部管路進(jìn)行改接時(shí)將截止閥關(guān)閉,以預(yù)防管路中的油液噴出..電磁溢流閥型號：DBW20B1-30B/315G24〔華德樣本〕此閥為板式安裝的直流式電磁溢流閥,通徑為20mm最高調(diào)定壓力為315bar.其中的電磁換向閥為常開式,正常工作時(shí),電磁鐵得電,溢流閥起溢流作用,出現(xiàn)故障時(shí),電磁鐵失電,溢流閥變?yōu)樾逗砷y,泵卸荷.選用常開式電磁溢流閥可保證出現(xiàn)斷電等故障時(shí)泵立即卸荷,以保證系統(tǒng)的平安..單向閥型號：S30P0—10B〔華德樣本P9〕此閥為板式安裝的無彈簧的單向閥,重量為2kg.單向閥安裝在恒壓泵出口處,作用是預(yù)防二次元件在泵工況工作時(shí)油液回流至恒壓泵..背壓閥型號：DZ6DP3-5X/75〔力士樂樣本P511〕此閥為內(nèi)控內(nèi)卸式順序閥,最大調(diào)定壓力為75bar,重量為1.2kg.背壓閥安裝在二次元件的出口處,作用是減輕二次元件啟動時(shí)產(chǎn)生的沖擊.9.蓄能器型號：NXQ125/315—L—A(四平)選用皮囊式蓄能器,此蓄能器安裝在二次元件之前,起到蓄能的作用.蓄能器最低工作壓力Pi=i5MPa由系統(tǒng)工作壓力確定；史一巴10%?20%蓄能器最高工作壓力P2由a=P2確定目的是保證蓄能器工作期間變形不致很大造成皮囊的損壞計(jì)算知p2=16.7?18.75MPq取p2=17MPaTOC\o"1-5"\h\z皮囊充分時(shí)皮囊內(nèi)有油液余量但又不應(yīng)太大,為此應(yīng)有P0=(0.8?0.9)P1計(jì)算知P0=12?13.5MPa,取P0=12MPa由氣體狀態(tài)方程有：P0V0nP1V1nP2V2n,由于系統(tǒng)工作壓力低且流量不大,因此可按等溫過程計(jì)算,此時(shí)n=1；V2V2P0V0P2VpdVVfdVp°V0In2蓄能器吸收能量：E=11Vp1121〞2/n、21_/1000.2J-J()-2.5()負(fù)載的動能：E=2260260②.?3一.兩式聯(lián)立得,V00.009m9L由氣體狀態(tài)方程得,113VViV2(一一)p0V00.00086m0.86LPiP2最后查樣本選取公稱容積為25L的高壓蓄能器,其最高工作壓力為315bar..平安與截止閥塊型號：SAF10M12N170C〔賀德克蓄能器樣本P90〕此處為改進(jìn)意見,實(shí)驗(yàn)設(shè)備中此處實(shí)際為一截止閥,型號為AQF-L40H3-A.平安閥的最高調(diào)定壓力為170bar.平安閥用來設(shè)定蓄能器的最高工作壓力,常開截止閥用于保證拆裝蓄能器時(shí)管路中的油液不會噴出,常閉截止閥用于蓄能器的卸荷,此平安與截止閥塊使得蓄能器的卸荷可獨(dú)立與系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行,更加方便..單向閥〔最終實(shí)驗(yàn)用〕型號：DIF-H10L〔雙峰〕此閥為管式安裝的無彈簧的單向閥,通徑為10mm安裝在二次元件的進(jìn)油口與油箱之間,但泵停止對二次元件供油時(shí),由于慣性作用,二次元件繼續(xù)轉(zhuǎn)動,為預(yù)防二次元件吸空,在此處加上單向閥不僅可保證插裝閥關(guān)閉時(shí),二次元件可從回油管路中吸油,而且可以保證插裝閥開啟時(shí)二次元件從恒壓泵正常吸油..壓力傳感器型號：ZQ-BZ〔湖南宇航〕輸出電壓0—10V,量程0—40MPa.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀型號：JN338-A〔北京三晶〕轉(zhuǎn)速量程5000r/min,轉(zhuǎn)矩量程300Nm輸出電壓0—3V.二、限制回路〔現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備中沒有,為以后進(jìn)行的HRB8統(tǒng)研究設(shè)計(jì)〕1.泵型號：A7V.107.DR.1RZ.FQQ華德卞^本P48〕、控max90n3cc1/V1090mL/r由QVn得n1000

該泵為斜軸式柱塞泵,排量107mL/r,額定壓力35MPa,平安壓力40MPa,限制方式為壓力限制以保證系統(tǒng)壓力恒定,作為包壓泵.2.電動機(jī)型號：Y3200L—4〔佳木斯電動機(jī)樣本P4〕P(P(pQ)max1510901025kW6090%,因此選擇額定功率為30kW.過濾器型號：DFBN/HC160G10D1.0/—V〔賀德克過濾器樣本P95〕通流水平Q=2~3Q泵=2Q泵=180L/min；壓力油路過濾器選擇過濾精度為10^;為檢測過濾器是否堵塞選擇帶有目視和電氣污染發(fā)訊器的過濾器,以便在過濾器堵塞之時(shí)發(fā)出警報(bào),停機(jī)后更換濾芯,報(bào)警壓力設(shè)為5bar；過濾器重14.5kg.管路⑴低壓油路設(shè)流速v=1.5m/s;d4.61.Q4.61.9035.71mm內(nèi)徑'v11.5,取d=40mmpd1540「3壁厚62p2100mm取6=5mmb600p—100MPa其中pn6,式中b為鋼的抗拉強(qiáng)度,平安系數(shù)由于p=15MPa17.5Mpa,n=6;那么d=40mmD=d+26=50mm聯(lián)接螺紋取M5Q⑵高壓管路設(shè)流速v=7m/s；Q90d4.61..4.61..16.53mm內(nèi)徑'v'7,取d=20mmpd1520—1.5mm壁厚62p2100,取6=4mm那么d=20mmD=d+26=28mm聯(lián)接螺紋取M272..截止閥型號：Q11116P—12〔黎明樣本〕公稱壓力16bar,閥體為不銹鋼,由低壓油路的管徑選擇公稱直徑為12的螺紋；截止閥安裝在油箱與泵的入口之間,為常開截止閥,當(dāng)需更換泵時(shí)將截止閥關(guān)閉,以預(yù)防管路中的油液噴出..電磁溢流閥型號：DBW20B1-30B/315G24〔華德樣本〕.單向閥型號：S30P0—10B〔華德樣本P9〕〔同主回路〕.蓄能器型號：NXQ125/315—L—A〔四平〕選用皮囊式蓄能器,此蓄能器安裝在伺服閥之前,起到消除脈動的作用由經(jīng)驗(yàn)公式V00.004qP2〔0.0164lt〕/〔p2Pi〕得V00.0043022.5〔0.016470.03〕〔22.515〕0.03L其中q=30L/min,管路長度l=7m,閥由開到閉的時(shí)間t=0.03s,P2=1.5Pi,p1=15MPa充氣壓力Po=Pi=15MPa最后查樣本選取公稱容積為6.3L的高壓蓄能器..平安與截止閥塊型號：SAF10M12N170C〔賀德克蓄能器樣本P90〕.位移傳感器型號：Fxg—BV71〔福傳〕

輸出電壓0—10V,量程0—30mm三、冷卻回路〔現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備中沒有〕.泵型號：A7V.40.MA.1.R.Z.F.O.O〔華德^^本P48〕、/Q冷max4031^3.V1040mL/r由QVn得n1000,該泵為斜軸式柱塞泵,排量40mL/r,額定壓力35MPa,平安壓力40MPa,限制方式為手動變量限制..電動機(jī)P4)型號：Y390L-4(佳木斯電動機(jī)P4)(pQ)max2106401031.5kW;Q冷n=VPp=6090%1480W=11.5kW;Q冷n=V310004010r/min,選擇額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；.過濾器型號：LPFBN/NC280GE10D1X(賀德克過濾器樣本P69)濾芯型號：O280G010BN3HC/-V此過濾器的工作壓力為5Mp精度為10卜,帶有目視和電氣污染發(fā)訊器,報(bào)警壓力為2bar,重量為3.4kg..管路由于冷卻回路壓力不高,因此全部管路根據(jù)低壓回路計(jì)算取v=3m/s,Q40d4.61—4.61——16.83mm內(nèi)徑'v'3,取d=20mmpd2200.2壁厚62p2100mm取6=4mm那么d=20mmD=d+26=28mm聯(lián)接螺紋取M272..截止閥型號：Q11F-64P-1〔黎明樣本〕公稱壓力64bar,閥體為不銹鋼,由低壓油路的管徑選擇公稱直徑1為的螺紋；兩個(gè)截止閥安裝在冷卻器進(jìn)出口分別與泵及油箱之間,為常開截止閥,當(dāng)需更換冷卻器時(shí)將截止閥關(guān)閉,以預(yù)防管路中的油液噴出..溢流閥型號：DBDS10P1X/25〔力士樂樣本P315〕此閥為底板式的直動式溢流閥,通徑為10mm最大調(diào)定壓力為25bar..單向閥型號：S20A5〔華德樣本P5〕此閥為直接管路安裝的帶彈簧的單向閥,重量為1kg.單向閥安裝在冷卻器出口與油箱之間,起背壓閥的作用,預(yù)防泵起動時(shí)的沖擊..冷卻器型號：2LQF6W四、其它附件.空氣濾清器型號：QUQ110X0.4〔黎明樣本〕過濾精度為10仙,空氣流量為0.4m2/min,安裝在油箱上,預(yù)防空氣中的雜質(zhì)油液..液位計(jì)型號：NYWX30〔黎明樣本〕安裝在油箱上,用于觀測油液高度..壓力表⑴高壓回路〔主回路及限制回路〕：YNH63-125〔黎明樣本〕表盤直徑為63mm勺徑向壓力表,量程為25Mp⑵低壓回路〔冷卻回路〕：YNH63-110〔黎明樣本〕表盤直徑為63mm勺徑向壓力表,量程為10Mp

.測壓裝置型號：CY「25—M14X1.5〔黎明樣本〕.測壓接頭型號：K—1/M14X1.52.3系統(tǒng)元件選型結(jié)果〔如表2-5〕名稱型號廠家主回路柱塞泵PCY63恒宇冷卻回柱塞泵A7V.40.MA.1.R.Z.F.O黎明主回路截止閥PQ11F-16P-1"〞:黎明「冷卻回路截止閥Q11F-16P-1〞黎明主回路電機(jī)PY3250M-4:佳木斯:冷卻回路電機(jī)Y390L-4佳木斯空氣濾清器「QUQ1-10X0.4［黎明1溫度計(jì)WSSX-320黎明液位計(jì)NYWX-30［黎明主回路過濾器ZUH250X10DFP賀德克截止閥QJH-20NL黎明冷卻回路溢流閥DBDS10P1X/25［力士樂］冷卻回路單向閥S20A5華德冷卻回路過濾器LPFBN/NC280GE10C賀德克主回路過濾器DFBN/HC160G5C1.1賀德克主回路先導(dǎo)式電磁溢流閥DBW20B1-30B/315G24華德單向閥S30P0-10B華德冷卻器P2LQF6W奉化單向閥AQF-L40H3-A上海一控壓力表YN-63-125黎明主回路蓄能器NXQ1-25/315-L-A四平過濾器DFZBH/HC60QC10Y1X/V1賀德克伺服閥4WS2EM10-5X/20B11ET［力士樂插裝閥LC16B40D-7X力士樂二次元件A4VS0180DS1/1XW-PZB13力士樂

轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器JN338-A北京三品壓力傳感器ZQ-BZ湖南宇航測壓裝置CY-1-2-M14X1.5黎明測壓接頭KF-1/M14X1.5華德表2-5選型結(jié)果第三章閥塊、泵站的設(shè)計(jì)及圖紙繪制閥塊的設(shè)計(jì)閥塊原理圖圖3-1閥塊設(shè)計(jì)原理圖3.1.2閥塊二維圖圖3-2閥塊二維圖3.1.3閥塊三維圖3.2泵站的設(shè)計(jì)3.2.2泵站三維圖圖3-5泵站三維圖第四章系統(tǒng)特性仿真及實(shí)驗(yàn)分析引言仿真技術(shù)是以相似原理,系統(tǒng)技術(shù)信息技術(shù)以及仿真應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為根底,以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與應(yīng)用有關(guān)的物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具,利用模型系統(tǒng)進(jìn)行研究的一門多學(xué)科的綜合性的技術(shù).系統(tǒng)仿真是根據(jù)被研究的實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的方法,分析研究系統(tǒng)性能的一門學(xué)科,現(xiàn)在尤指利用計(jì)算機(jī)去研究數(shù)學(xué)模型的方法.計(jì)算機(jī)仿真的根本內(nèi)容包括系統(tǒng)、模型、算法、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果顯示,分析與驗(yàn)證等環(huán)節(jié).MATLAB真軟件的出現(xiàn)使數(shù)值分析與應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段,也為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供了更實(shí)用、更方便的解決方法.MATLAB/Simulink是一個(gè)強(qiáng)大的軟件包,它的問世給液壓系統(tǒng)的動態(tài)仿真計(jì)算提供了強(qiáng)大的工具,在液壓系統(tǒng)仿真中只需要做數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)工作進(jìn)行仿真,就可以預(yù)知效果,檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性,為設(shè)計(jì)人員提供參考.其仿真結(jié)果是否可用,取決于數(shù)學(xué)模型正確與否,因此要注意模型的合理及輸入系統(tǒng)的參數(shù)值要符合實(shí)際.仿真技術(shù)在本文的應(yīng)用主要包括：(1)通過機(jī)理建模方法建立二次調(diào)節(jié)慣性負(fù)載系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.Matlab7.0及其仿真軟件包Simulink為工具,基于燕山大學(xué)二次調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺確定仿真參數(shù)；建立Simulink仿真模型,對系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真分析,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確度.(2)通過仿真實(shí)驗(yàn)研究,分析在二次調(diào)解負(fù)載系統(tǒng)中的伺服閥限制流量、變量液壓缸位移、設(shè)定轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)壓力等因素對系統(tǒng)限制精度的影響.為二次調(diào)節(jié)慣性負(fù)載系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用提供一定的理論根底.系統(tǒng)仿真參數(shù)及公式計(jì)算電液比例伺服閥KsvTsvs1計(jì)算過程：階躍響應(yīng)時(shí)間Tsv=B111；I=J-HJ"A由公式J-L_AD給定參數(shù)3-l：［rii.HAp2=7.5MPa得Qz=29.28L/mill又有Q2=Q、r,.cmQ0.4B7953〞.一、當(dāng)t=0時(shí),K^=-=m/(AXs)

LOKJ變量液壓缸(1)變量液壓缸流量方程Vt-QLApsXpCipPLSPL4e計(jì)算過程：給定參數(shù)活塞腔有效面積%=1.7850黑I.-』1n篡缸內(nèi)泄漏系數(shù),-.活塞左右運(yùn)動最大有效位移J..ID1'：''：n缸總壓縮容積二、…、.,"F?門一有效體積彈性模量6--%⑺’參數(shù)’?一一|；；1J"n困(2)變量液壓缸力平衡方程apPlmts2XpBpsXpKpXpl\給定參數(shù)活塞及負(fù)載折算到活塞活塞上的總質(zhì)量m:=05842KE活塞及負(fù)載的粘性阻尼系數(shù)B；-1：.⑴；負(fù)載彈簧剛度K.口作用在活塞上的任意外負(fù)載力4.2.3二次元件(1)二次元件排量方程給定參數(shù)二次元件最大排量V2n1ax=+X10sm7r活塞左右運(yùn)動最大有效位移屋.in1」i：1XIlELih.(2)二次元件力矩平衡方程V2PsJ2s2RHsML給定參數(shù)馬達(dá)工況到二次元件的總轉(zhuǎn)動慣量T.:二r匚三：八)粘性阻尼系數(shù)N.,H1工NJ..G,一負(fù)載轉(zhuǎn)矩M_<1系統(tǒng)仿真模型本系統(tǒng)采用了PID限制器限制二次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速限制系統(tǒng),建立了圖4-1所示的限制轉(zhuǎn)速系統(tǒng)仿真模型.仿真響應(yīng)曲線在已建立的數(shù)學(xué)模型和仿真模型的根底上,對二次調(diào)節(jié)慣性負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,得到了圖4-2負(fù)載轉(zhuǎn)速曲線.仿真條件：系統(tǒng)壓力Ps=15MPa乎■穩(wěn)運(yùn)行轉(zhuǎn)速n=500r/min負(fù)載轉(zhuǎn)速n(r/min)/響應(yīng)時(shí)間t(s)實(shí)驗(yàn)分析(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

使學(xué)生們對所學(xué)過的液壓傳動系統(tǒng)和限制系統(tǒng)的相關(guān)知識進(jìn)行必要的復(fù)習(xí),并在實(shí)踐中檢驗(yàn)學(xué)生綜合掌握,靈活運(yùn)用的程度和效果,為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定根底.圖4-1系統(tǒng)仿真模型圖4-2負(fù)載轉(zhuǎn)速仿真曲線(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備液壓泵及其電機(jī),二次元件,蓄能器,油箱及其附件,PC機(jī),DSPAC數(shù)據(jù)采集器以及其它常用液壓系統(tǒng)輔件.(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容①搭建二次元件轉(zhuǎn)速限制液壓系統(tǒng),并連接電器限制局部；②在PC機(jī)中搭建伺服閥控液壓缸的模型,對二次元件中的限制油缸響應(yīng)做實(shí)驗(yàn)研究；③在PCtt中搭建二次元件轉(zhuǎn)速限制系統(tǒng)模型,對二次元件轉(zhuǎn)速限制特性做實(shí)驗(yàn)研究.(4)遇到問題及解決方法初期：為保證限制回路壓力穩(wěn)定,限制回路單獨(dú)設(shè)置一個(gè)泵站供油,此外這樣也可保證限制回路的油液清潔,預(yù)防伺服閥被堵塞.主回路的油液回油箱前接一個(gè)背壓閥,以減輕二次元件啟動時(shí)產(chǎn)生的沖擊.主回路中的儲能器用于回收制動過程中二次元件在泵工況工作時(shí)產(chǎn)生的能量,限制回路中的儲能器主要用于吸收壓力脈動,保證限制回路的壓力穩(wěn)定.遇到問題：實(shí)驗(yàn)室沒有多余的泵可供使用,此外開始消耗了大量時(shí)間進(jìn)行無范圍的選件,導(dǎo)致最終找不到所選零件,只得再次更換為實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有元件.中期：由于對力士樂二次元件的限制模塊尚未開發(fā),二次元件選用的是力源的A4VS0V/1.0R,采用主回路和限制回路共用一個(gè)泵供油,伺服閥要求回油壓力為零,因此回油管路中不再接背壓閥.遇到問題：國產(chǎn)二次元件上的伺服閥全部堵塞,致使實(shí)驗(yàn)完全無法進(jìn)行.最后：二次元件選用的是力士樂的A4VSO40DS1/1XWPZB13N001Z相比于國產(chǎn)二次元件,力士樂的產(chǎn)品中有一個(gè)作限速用的插裝閥和電磁換向閥的組合,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)速過高時(shí),電磁換向閥動作,切斷二次元件的進(jìn)油通道,預(yù)防過高轉(zhuǎn)速對于二次元件的損壞,此外由于進(jìn)油通道的堵塞,二次元件由于慣性會繼續(xù)轉(zhuǎn)動,此時(shí)便會產(chǎn)生吸空現(xiàn)象,因此在進(jìn)油口與油箱之間加裝了一個(gè)單向閥,使得電磁換向閥處于常位時(shí)壓力油不直接回油箱,而當(dāng)電磁換向閥得電進(jìn)油口關(guān)閉時(shí),二次元件可從油箱中補(bǔ)充油液,預(yù)防吸空.止匕外,力士樂的二次元件內(nèi)部在伺服閥前加裝一個(gè)過濾器使得油液的清潔度得到了更好的保證.遇到問題：力士樂二次元件專配的位移傳感器缺少專用連接線路,使得位移傳感器無法投入使用,因此實(shí)驗(yàn)中對二次元件中

性土E*將I**三舊少nP>EAitfwr喳■Pai「二f?>■*fl￡3日：爰|11」ajeii師■小電,&1「"+11=1111gps國,:y—I.看型白|…Ll^JTHJlt￡七.那么四蕉Yb'A'圖4-4dsPACE實(shí)驗(yàn)限制界面結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果：負(fù)載轉(zhuǎn)速無法超過100r/min,且限制系統(tǒng)無法對于100r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制所需的穩(wěn)定時(shí)間較長.失敗原因分析：我們推測實(shí)驗(yàn)失敗的原因有以下幾種可能：一是缺少內(nèi)部的位置閉環(huán),使系統(tǒng)的限制的快速性受到影響,因此穩(wěn)定時(shí)間很長,二是轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀本身存在問題,不僅時(shí)間滯后長而且其鑒定書上的標(biāo)定可能有不準(zhǔn)確,三是系統(tǒng)給定壓力不課程設(shè)計(jì)心得1這次課程設(shè)計(jì)是我第一次接觸到的專業(yè)性最強(qiáng)的課程設(shè)計(jì),也是第一次做有實(shí)驗(yàn)安排的課程設(shè)計(jì),也是我第一次擔(dān)任小組長的課程設(shè)計(jì),也是遇到問題最多、難度最大的一次課程設(shè)計(jì).總之,這許多的第一次不僅讓我學(xué)到了一些專業(yè)知識,更讓我將以前的理論知識與實(shí)際有了聯(lián)系,初步了解了研究一項(xiàng)課題的方法,讓我成長了不少.在專業(yè)知識方面,我學(xué)會了如何用軟件繪制液壓系統(tǒng)的原理圖,如何根據(jù)工況計(jì)算選擇液壓元件,如何查詢各種元件的樣本,讓我明白到所學(xué)的目的是所用,一定要把理論和實(shí)際聯(lián)系起來才會使學(xué)習(xí)變得更有價(jià)值和意義.然而這次課設(shè)給我最深的感觸不是專業(yè)知識的獲得,而是項(xiàng)目目的明確以及分工合作合理的重要性.剛剛得到此次課程設(shè)計(jì)的工程課題時(shí),我可以說是十分茫然,由于此次課設(shè)研究的是較為先進(jìn)的二次調(diào)節(jié)技術(shù),而對于剛剛學(xué)習(xí)完液壓專業(yè)根底知識的我們來說,這確實(shí)是個(gè)陌生的概念,為了順利進(jìn)入此次課設(shè),學(xué)長給了我們很多相關(guān)論文,我們通過閱讀論文對于二次調(diào)節(jié)有了較為籠統(tǒng)的概念,在對于二次調(diào)節(jié)有了初步的了解后我們便把精力放在了二次調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速限制一—這一與我們所學(xué)相關(guān)性最大的局部上,忽略了課題中的HRB〔剎車系統(tǒng)中液壓能源的回收〕這一要點(diǎn),又由于課設(shè)實(shí)驗(yàn)局部設(shè)定的內(nèi)容也只是對二次元件轉(zhuǎn)速限制特性的研究,并沒有包括二次調(diào)節(jié)節(jié)能特性的研究,使得后期一直處于更改實(shí)驗(yàn)設(shè)備和線路的我們更加忽略課題題目中的HRB也忽略了二次調(diào)節(jié)最重要研究價(jià)值是它的節(jié)能特性.這讓我熟悉到了課題研究中目的明確的重要性.止匕外,由于擔(dān)任這次課設(shè)小組的組長,讓我熟悉到分工合作不僅要重視分工更要重視分工后的相互溝通,以獲得1+1>2的效果.因此如何發(fā)動小組成員認(rèn)真完成自己的工作并且讓小組成員間互動起來做好銜接工作在此次課設(shè)中就變得十分重要.這次課設(shè)讓我學(xué)到的東西很多,而我認(rèn)為最珍貴是如何面對實(shí)驗(yàn)中所遇到的各種問題.所有事情都不可能是一帆風(fēng)順的,我們在實(shí)驗(yàn)的過程中遇到各種各樣的問題,因此面對各種問題我們始終要保持積極的心態(tài),正視它們并設(shè)法解決,這個(gè)過程也是我們學(xué)習(xí)的過程.課程設(shè)計(jì)心得2經(jīng)過20天課程設(shè)計(jì),課設(shè)終于在這個(gè)周末畫上句話.回憶課設(shè)的一點(diǎn)一滴,體味緊張工作中的甘苦,這次課程設(shè)計(jì)給我的收獲良多.這是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的一次練習(xí),老師對我們的課設(shè)任務(wù)和目標(biāo)提出了更高的要求.這對我們無疑是一個(gè)十分有挑戰(zhàn)性的工作.這次課設(shè)是對我們以前學(xué)習(xí)的一次檢驗(yàn)和實(shí)踐.我們會從這次課設(shè)中得到對所學(xué)如何應(yīng)用的概念,從而獲得對以后工作中如何參與工程的初步而明確的熟悉.這次課設(shè)是以4人為一個(gè)小組進(jìn)行課題的理解和研究,這是對我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平進(jìn)行培養(yǎng).通過小組的共同協(xié)作,使我意識到,在社會這樣一個(gè)大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會.在此,我對我的隊(duì)友們表示敬意,沒有所有成員的共同努力,沒有所有成員富有責(zé)任感和進(jìn)取精神的工作.我們很難如此完善的完成老師要求的工作.這次課程設(shè)計(jì)的題目是?基于二次調(diào)節(jié)的HR晾統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真?.實(shí)話說,在接觸這個(gè)題目之前,我的知識儲藏十分不夠,對于這個(gè)題目沒有任何概念,一切從零開始,對于老師要求的設(shè)計(jì)原理圖,選件,繪制閥塊圖,以及仿真等均沒有進(jìn)行過實(shí)踐,

這些工作既使我們感到新鮮,也使我們感到壓力,在只有20天的時(shí)間里,我們需要在一位研究生學(xué)長的幫助下恢復(fù)試驗(yàn)臺,理解二次調(diào)節(jié)的概念并繪制原理圖,還需要學(xué)習(xí)全英文的Matlab-simulink,dspace等軟件,以及對各繪圖軟件要有更熟練的操作,這些都對我們是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).還好,我們堅(jiān)持了下來,熟悉理解并在指導(dǎo)下根本完成了任務(wù),這種成就感使人感到振奮.課程設(shè)計(jì)也是一種學(xué)習(xí)同事優(yōu)秀品質(zhì)的過程,比方我組的楊海燕同學(xué),她在學(xué)習(xí)上取得了很多傲人的成績.但是我所贊賞的還是她追求的過程,當(dāng)遇到問題的時(shí)候,那種斟酌的態(tài)度就值得我們每一位學(xué)習(xí).課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了,但是它帶給我們的經(jīng)驗(yàn)是珍貴的,我們即將結(jié)束大學(xué)生活,或工作或讀研,這次課設(shè)都給我們提供一些有益的提示.在未來的日子里,我們必然會遇到這樣那樣的困難,我們必須不氣餒,不逃避,迎難而上,當(dāng)我們真正用心去做,困難也會變成通途！課程設(shè)計(jì)心得3不知不覺,20多天的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)快要接近尾聲了.這次課程設(shè)計(jì)是我們從大一到大四所有專業(yè)知識的一次集中的考察,是我們下學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)的一次演習(xí)練兵,是我們對機(jī)電限制工程這個(gè)專業(yè)更進(jìn)一步的了解.我們這次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是基于二次調(diào)解的HR晾統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn).面對陌生的題目我們一度手足無措,不知道該從哪入手,后來我們從師兄那里查找到了歷年各個(gè)學(xué)校關(guān)于二次調(diào)節(jié)的博士和碩士論文,把里面與我們課題相關(guān)的知識一一吸收、轉(zhuǎn)化.

老師給我們每個(gè)人都下發(fā)了任務(wù),我的主要任務(wù)是完成系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,在前兩個(gè)階段我主要是在對原理充分消化吸收后,參與搭建試驗(yàn)臺的工作.我們自己動手將選好的元件用各種管路連接起來,過程一直都是不順利的.有的閥塊與管接頭不配套,我們需要現(xiàn)聯(lián)系廠家訂購；我們用的元件有好多已經(jīng)缺乏維護(hù)和保養(yǎng),連續(xù)換了三個(gè)國產(chǎn)的溢流閥都被堵塞了,使實(shí)驗(yàn)一度被迫停止.我們不得不修改實(shí)驗(yàn)原理圖,只采用一個(gè)包壓油源也就是泵站為二次元件供油,換掉了國產(chǎn)元件,采用力士樂的二次元件合成閥塊.這個(gè)過程是艱辛的,由于泵站和各種元件的運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)驗(yàn)室很熱,我不得不脫掉外衣只穿一個(gè)半袖連接管路,將近兩個(gè)星期里我們都泡在實(shí)驗(yàn)室里.最終由于專業(yè)知識的缺乏和對課題理解不夠,以及硬件條件的限制,我們的實(shí)驗(yàn)最終沒有取得完滿的結(jié)果.但是,這個(gè)過程我學(xué)到了很多東西,實(shí)際接觸到了從理論到實(shí)踐的過程.我主要負(fù)責(zé)的是仿真局部,從一無所知到最后仿真結(jié)果在計(jì)算機(jī)上顯現(xiàn),我悟到了很多學(xué)習(xí)的方法和治學(xué)的態(tài)度,師兄和指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)和嚴(yán)格要求讓我獲益匪淺.這次課程設(shè)計(jì)讓我們以團(tuán)隊(duì)的形式完成任務(wù),在20多天的時(shí)間里我們一起面對困難,面對所有的未知,并通過我們的共同努力,一個(gè)個(gè)的解決困難,同時(shí)也在不知不覺中積累著知識.我體會到了團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性,體會到了溝通帶給我們的快樂,并從他人身上學(xué)到了很多優(yōu)秀的品質(zhì).這次課程設(shè)計(jì)我們遇到了很多困難,但我想關(guān)鍵是我們要以一種積極的心態(tài)對待它,不要躲避,然后找到恰當(dāng)?shù)姆椒ň蚈K了.最后要特別感謝一直支持幫助我們的張偉師兄和姚靜老師,是他